Powerstation als Stromspeicher für meine PV-Anlage – Erste Überlegungen

In meinen letzten Berichten hatte ich immer wieder erwähnt, dass ich mir nun doch überlege, einen Stromspeicher für meine PV-Anlage zu nutzen. Bisher hatte ich immer Abstand davon genommen, da ein Stromspeicher in den meisten Fällen unwirtschaftlich ist, wie ich es auch in diesem Artikel erläutert hatte.

Dank euch, ist es mir nun aber möglich, eine Powerstation von Ecoflow kostenfrei im Tibber Shop zu erhalten. Vielen Dank nochmals an die vielen Leser, die meinen Freundschaftslink für die Tibber genutzt haben. Leider gibt es im Tibberstore aktuell nur die Ecoflow Delta 2 mit 1kWh Kapazität. Eine etwas größere Kapazität hat die Delta Max mit 1,6kWh aber diese Powerstation hat noch eine ältere Akkutechnolgie, die eine deutlich geringere Lebenszeit hat. Die Delta 2 hat LFP-Akkus verbaut, bei der 3.000 Zyklen versprochen werden.

Daher habe ich mich entschieden, die Ecoflow Delta 2 im Tibber Shop zu bestellen und damit erste Tests durchzuführen, über die ich natürlich ausführlich berichten werde. Nachfolgend habe ich meine aktuellen Überlegungen, für die Nutzung einer Powerstation in Verbindung mit meiner PV-Anlage, zusammen gefasst. Vielleicht gibt es ja von eurer Seite weitere Ideen, Anregungen für weitere Tests oder Empfehlungen.

Mein persönliches Ziel beim Einsatz einer Powerstation in Verbindung mit meiner PV-Anlage

In erster Linie soll ein PV-Speicher natürlich die Autarkie verbessern und auch den Eigenverbrauch des Solarstroms steigern. Mit 1kWh Akkukapazität kommt man natürlich nicht weit. In der Nacht könnte damit aber der Netzbezug der Grundlast etwas gesenkt werden.

Das ein solcher Speicher nicht wirklich wirtschaftlich einsetzbar ist, zeigt sich in der Betrachtung der möglichen Kosteneinsparung. Je nach Strompreis, Einspeisevergütung, Gestehungskosten der PV sowie Umwandlungsverlusten und einer Annahme, dass man den Speicher an ca. 280 Tagen nutzen kann, wird man wahrscheinlich bei einer Kosteneinsparung von ca. 30€ bis 40€ pro Jahr liegen. Die Powerstation kostet bei Ecoflow direkt um die 1.000€, so dass man mindestens 25 Jahre benötigen würde, bis sich der beschriebene Einsatz des Speichers wirtschaftlich lohnt. Sobald ich in ersten Tests die Umwandlungsverluste ermittelt habe, werde ich in den Folgebeiträgen die Wirtschaftlichkeitsberechnung mit meinen Werten nochmals darstellen.

Neben der Erhöhung des Eigenverbrauchs bietet die Powerstation auch die Option einer Notstromversorgung. Innerhalb einer Umschaltzeit von 30ms übernimmt der Akku die Stromversorgung, wenn das Netz einmal ausfallen sollte. Das wäre eigentlich ein interessanter Einsatz in meinem Büro zur Absicherung der Geräte, die möglichst im Dauerbetrieb laufen sollten (NAS, Raspi der Haussteuerung sowie weitere Controller der Haussteuerung).

Natürlich soll der Speicher in erster Linie mit PV-Überschuß geladen werden aber auch mit günstigem Strom, wenn die Börsenpreise entsprechend günstig sind. Hierzu kann ich dann sicherlich die Funktion der Haussteuerung zur Ermittlung der günstigsten Strompreise für ein Gerät nutzen. Alle Funktionen sollten über meine Haussteuerung bzw. in Verbindung mit dem Sunny Homemanager von SMA regelbar sein. Hierzu bietet Ecoflow wohl die Möglichkeit den Speicher über MQTT abzufragen und zu bedienen.

Wie ich meine Ziele entsprechend umsetze, erfahrt ihr dann in weiteren Artikeln, in denen ich über meine Erfahrungen berichten werde.

Strom direkt aus der Powerstation verwenden oder den Strom ins Hausnetz einspeisen?

Nutzt man einen üblichen PV-Stromspeicher so hat dieser in der Regel nur die Funktion, den Strom direkt ins Hausnetz einzuspeisen. Das ist natürlich auch die sinnvollste Verwendung eines Stromspeichers in Verbindung mit einer PV, da jeder Verbraucher im Haus dann automatisch versorgt wird.

Eine Powerstation ist normalerweise als mobiler Stromspeicher im Einsatz und hat daher die Möglichkeit, dass man elektrische Geräte direkt mit dem Speicher verbindet. Die Ecoflow bietet hierzu u.a. vier Steckdosen an. Eine direkte Einspeisung in das Hausnetz ist mit einer Powerstation alleine nicht möglich. Hierzu benötigt man einen entsprechenden Wechselrichter, den es seit einiger Zeit auch von Ecoflow gibt.

Ich habe auch eine Weile überlegt, welche Szenarien in meinem Kontext am sinnvollsten sind. Bei der direkten Nutzung der Powerstation sollten soviel Geräte angeschlossen werden, dass diese den Strom dann idealerweise auch täglich bzw. in der Nacht verbrauchen können. Bei mir gibt es hierzu einmal die Möglichkeit, Geräte im Wohnzimmer – insbesondere den Fernseher – darüber anzuschließen, im Keller würde sich ggf. der Gefrierschrank eignen und am interessantesten ist wahrscheinlich das Arbeitszimmer.

Im Wohnzimmer würde ich ungern die Powerstation platzieren, da sie wohl – je nach Beanspruchung – auch eine gewisse Geräuschkulisse darstellt. Im Arbeitszimmer ist dies hoffentlich etwas unkritischer. Bei der Lösung mit der direkten Einspeisung würden die Powerstation im Keller landen, wo sie überhaupt nicht stört. Der Gefrierschrank alleine würde über Nacht wahrscheinlich nicht genug Strom verbrauchen. Hier habe ich zwar noch einen Switch und eine WLAN-Verstärker aber auch das sind wahrscheinlich nicht genug Stromabnehmer. Mal schauen, wie sich die Praxistests entwickeln.

Lösungsansatz für empfindliche Geräte bei der Umschaltung auf Akkubetrieb

Bei der direkten Nutzung im Arbeitszimmer bin ich mir allerdings nicht ganz sicher, ob die Umschaltzeit der Powerstation kurz genug ist, damit insbesondere das NAS-Laufwerk keinen Schaden nimmt bzw. den Stromausfall bei der Umschaltung verkraftet. Hierzu gibt es aber wohl mit einer USV einen Lösungsansatz.

Eigentlich hatte ich immer schon einmal daran gedacht, eine USV einzusetzen. Neben dem NAS sollten auch die Geräte, die ich im Rahmen der Haussteuerung nutze, möglichst auch bei Stromausfall funktionieren. Insbesondere der eingesetzte Raspberry ist hier manchmal etwas empflindlich und könnte die Speicherkarte beschädigen. Eine USV schaltet schnell genug um, so dass ein Umschalten von Netzstrom auf Batteriebetrieb problemlos funktionieren sollte.

Da ein solches Gerät auch ohne Einsatz eines Akkus bei mir sinnvoll ist, würde es auch bei der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung außen vor lassen.

Alternative Lösungen zur Umschaltung zwischen Netz- und Batteriestrom

Soweit ich das Handbuch der Delta 2 von Ecoflow richtig verstanden habe, kann man die Powerstation über einen Stecker direkt mit dem Netz verbinden und dann über die Ausgangssteckdosen entsprechende Geräte anbinden. In diesem Fall wird der Strom quasi direkt durchgeschleust und der Akku wird nicht entladen. Ich gehe davon aus, dass der Akku in diesem Szenario aber geladen wird, was wohl u.a. über die App und hoffentlich die MQTT-Option gesteuert werden kann.

Nachteil hierbei ist dann aber wohl, dass der interne Wechselrichter mitläuft und entsprechend Strom verbraucht, was die Gesamteffizienz ggf. verringern könnte. Idealerweise würde man den Speicher voll laden und die Geräte über die Steckdosen erst anschließen bzw. diese aktivieren, wenn man auf Batteriestrom umschalten möchte. Dann müsste man seine Geräte aber zunächst in eine Haussteckdose stecken und abends dann mit dem Akku verbinden. Praktikabel ist das aber nicht.

Auch hierfür gibt es allerdings eine Lösungsoption. So gibt es Umschaltboxen, bei denen es zwei Eingänge und einen Ausgang gibt. An die beiden Eingänge schließt man dann einmal den Stromspeicher an und stellt eine direkte Verbindung mit dem Hausnetz her. An den Ausgang schließt man dann die eigentliche Geräte an, die mit Strom versorgt werden sollen.

Bei den beiden Eingängen gibt es in der Regel einen priorisierten Eingang. Damit lässt sich dann eine Netz- oder Batterie-priorisierte Schaltung herstellen. Ist einer der Eingänge ohne Strom, wird innerhalb von 1-2 Sekunden auf den anderen Eingang umgeschaltet. In diesem Konstrukt wäre also zwingend eine USV notwendig, wenn man Geräte anschließt, für die die Umschaltzeit zu lange dauert.

Bei dieser Lösung kann man die Ausgänge des Stromspeichers zunächst deaktivieren und wenn der Akku voll ist, könnte er wahrscheinlich in einen Ruhemodus versetzt werden. Soll auf Akkubetrieb umgeschaltet werden, aktiviert man die Ausgangssteckdose des Stromspeichers und schaltet den Netzstrom ab. Der Umschalter sorgt dann für den Rest.

Das werde ich wahrscheinlich auch einmal testen und mir daher eine entsprechende Umschaltbox besorgen.

Mit einem Wechselrichter den Strom der Powerstation direkt ins Haus einspeisen

Die beste Lösung ist sicherlich, die direkte Einspeisung des Batteriestroms in das Hausnetz. Hierfür bietet Ecoflow mit dem Powerstream einen entsprechenden Wechselrichter. Normalerweise ist dieser dafür gedacht ein Balkonkraftwerk zu realisieren, also entsprechende PV-Paneele anzuschließen. In meinen Fall ist das nicht gewollt, da ich bereits eine richtige PV-Anlage im Einsatz habe und die Verbindung mit einem zusätzlichen Balkonkraftwerk rechtlich und organisatorisch nicht so einfach ist.

Aber auch diese Lösung würde ich gerne einmal testen und werde mir daher den Wechselrichter besorgen. Mit dieser Lösung kann man natürlich keine Notstromversorgung realisieren. Trotzdem kann man meines Wissens auch in dieser Konstellation Geräte über Ausgangssteckdosen versorgen. Wahrscheinlich macht dann aber im meinem Fall der Einsatz einer USV mehr Sinn, wenn ich einen kurzen Stromausfall überbrücken möchte. Ansonsten müsste ich den Stromspeicher und den Wechselrichter doch im Arbeitszimmer aufstellen und könnte ihn nicht in den Keller verbannen.

Steuerung der Beladung und Entladung des Stromspeichers über die PV-Anlage bzw. meine Haussteuerung

Nachfolgend skizziere ich mal meine aktuellen Ideen, wie ich die Steuerung des Stromspeichers mit Hilfe der PV-Anlage bzw. meiner Haussteuerung umsetzen kann.

Fall 1 – Direkte Nutzung des Speichers ohne Einspeisung

Wenn ich Geräte direkt an den Stromspeicher anschließe und diesen direkt mit dem Hausnetz über eine Steckdose verbinde, dann benötige ich wahrscheinlich nur eine schaltbare Steckdose. Diese kommt zwischen Haussteckdose und Stromspeicher und sorgt dafür, dass auf Akkubetrieb umgeschaltet wird. Wenn die Geräte mit Batteriestrom versorgt werden sollen, dann wird die entsprechende Steckdose ausgeschaltet, so dass es keinen Netzbezug mehr gibt und der Stromspeicher quasi in den Notstrommodus wechselt. Soll die Batterie aufgeladen werden, muss die Steckdose natürlich eingeschaltet werden.

Beim Einsatz des Umschalters muß ich dann noch einen weitere schaltbare Steckdose installieren. Diese wird dann an den Eingang angeschlossen, der direkt mit dem Netz verbunden ist. Wird die Steckdose ausgeschaltet, wird auf Batteriebtrieb gewechselt.

Fall 2 – Einspeiseschaltung

Bei der Einspeisung vom Batteriespeicher ins Hausnetz benötigt man auch zwei Steckdosen. Zufälligerweise habe ich heute noch ein Video entdeckt, welches dieses Vorgehen beschreibt.

Ein schaltbarer Stecker dient wieder dazu, zu bestimmen, wann der Akku geladen werden soll. Der andere schaltbare Stecker wird zwischen Powerstream und der Steckdose eingesetzt, die zur Einspeisung verwendet wird. Damit kann man dann entscheiden, zu welchem Zeitpunkt Batteriestrom ins Hausnetz fließen soll.

Zusätzlich sollte ich dann über die Haussteuerung einstellen können, mit wieviel Strom der Akku jeweils geladen werden soll und wie hoch der Einspeisestrom ist. Eventuell kann man den Stecker, der den Ladevorgang steuern soll sogar in das Sunny Portal integrieren, so dass diese bei entsprechendem Überschuß an- bzw. ausgeschaltet wird.

Hoffentliche habe ich genug Zeit, diese Dinge alle ausführlich zu testen und darüber zu berichten. Ich würde mich weiterhin freuen, wenn ihr zu Tibber wechseln wollt, dass ihr meinen Freundschaftslink nutzt. Vielleicht kann ich mir dann irgendwann noch einen weiteren Speicher anschaffen. Solltet ihr Geräte bei Ecoflow beziehen wollen oder ihr wollte zukünftig meine Szenarien nachbauen, dann dürft ihr auch hier gerne meinen Freundschaftslink nutzen. Denn da die Delta 2 kein Zusatzakku angeschlossen werden kann, wenn man den Powerstream im Einsatz hat, müsste ich für die Einspeiseszenarien für jeden Akku wieder eine Powerstream anschaffen.